Nowe narzędzie do precyzyjnego sterowania genami opracowane przez naukowców z Weill Cornell Medicine

Zespół badawczy z Weill Cornell Medicine opracował uniwersalną, bezpieczną dla komórek technologię pozwalającą kontrolować aktywność dowolnego genu. Tego typu „przełączniki genowe” umożliwiają naukowcom włączanie lub wyłączanie wybranych genów w celu badania ich funkcji, modelowania chorób oraz opracowywania nowych terapii. Nowe narzędzie ma potencjał, by znaleźć zastosowanie w szerokim zakresie badań biomedycznych, w tym w projektowaniu terapii genowych.

Nowy system, nazwany Cyclone (acyclovir-controlled poison exon), został opisany w artykule opublikowanym 3 listopada w czasopiśmie Nature Methods. Inspiracją dla jego stworzenia był naturalny mechanizm obecny w niektórych genach – tzw. „ekson toksyczny” (poison exon) – fragment DNA, który w określonych warunkach może zablokować tłumaczenie genu na białko.

Badacze stworzyli zmodyfikowany ekson toksyczny, który można wprowadzić do dowolnego genu w celu czasowego zahamowania jego aktywności. Kiedy konieczne jest ponowne „włączenie” genu, do układu dodawany jest lek wiążący się z tym eksonem, przywracając jego funkcję. W przypadku Cyclone wykorzystano acyklowir, powszechnie stosowany lek przeciwwirusowy o bardzo niskiej toksyczności. W przeciwieństwie do popularnych obecnie narzędzi opartych na np. tetracyklinie, Cyclone pozwala precyzyjnie kontrolować ekspresję genu bez uszkadzania RNA czy powodowania efektów ubocznych.

„Uważamy, że koncepcja Cyclone ma ogromny potencjał w zastosowaniach wymagających bezpiecznej i precyzyjnej kontroli aktywności genów” – powiedział główny autor badania, dr Samie Jaffrey, profesor farmakologii i członek Sandra and Edward Meyer Cancer Center w Weill Cornell Medicine.

Pierwszą autorką pracy jest doktorantka Qian Hou z laboratorium Jaffrey’a.

Naukowcy wykazali, że Cyclone umożliwia modulację aktywności genu w bardzo szerokim zakresie – od niemal 0% aż do ponad 300% wartości wyjściowej – w zależności od dawki acyklowiru. System można zastosować zarówno w przypadku genów sztucznie wprowadzonych do komórek, jak i naturalnych. Co więcej, może on współpracować z różnymi cząsteczkami przełączającymi, co otwiera perspektywę jednoczesnego, niezależnego sterowania wieloma genami w jednej komórce.

W przyszłości technologia Cyclone może znaleźć zastosowanie także w terapiach genowych – jako odwracalny mechanizm bezpieczeństwa umożliwiający kontrolę aktywności terapeutycznego genu po jego wprowadzeniu do organizmu pacjenta.

Źródło: Nature Methods, Weill Cornell Medicine